Пьезоэлектрические искатели

Ультразвуковой метод. Ультразвуковые волны имеют частоту, находящуюся за пределами верхней границы частот, вызывающих ощущение звука. Ультразвук обладает свойством не ослабевать при прохождении через жидкости и твердые тела. Используя это свойство ультразвука, проф. С. Я. Соколов создал приборы для обнаружения дефектов в металлических изделиях. Приборы ультразвуковой дефектоскопии основаны на методе обнаружения ослабленного ультразвука при наличии дефектов в изделии. Если пропускать узкий пучок ультразвука через все части изделия, то при наличии в изделии дефекта будет наблюдаться ослабление ультразвука. Ослабление ультразвука улавливается приемником, установленным с другой стороны изделия. В качестве источников ультразвуковых колебаний обычно используют пьезоэлектрические искатели. [c.57]

Задающий генератор вырабатывает электрические колебания, управляющие генератором импульсов и генератором развертки электронно-лучевой трубки. Генератор импульсов формирует короткие электрические импульсы высокой частоты, которые используются для возбуждения пьезоэлектрического искателя. [c.323]

Пьезоэлектрический искатель, прикладываемый к поверхности контролируемого изделия, преобразует энергию электрических колебаний в ультразвуковую энергию. [c.323]

Для приема необходимо наложенное магнитное поле. Применяется такое же устройство, как при излучении. При импульсном эхо-методе различные исследователи уже предлагали применить одно и то же устройство и для излучения, и для приема — по аналогии с использованием одного совмещенного пьезоэлектрического искателя. Если элемент объема (IV (см. рис. 8.6 или 8.7) движется под действием силы в магнитном поле В, то в нем течет вихревой ток плотностью g, который индуцирует в наложенной катушке некоторое напряжение. Направлением магнитного поля по аналогии с излучением задается и прием продольных или поперечных волн. Индуцированное напряжение имеет ту же частоту, что и механическое колебание. [c.176]

Оно растет с возрастанием индукции магнитного поля, но в случае полей, которые можно получить с приемлемыми затратами, оно меньше создаваемого пьезоэлектрическими искателями. [c.176]

Использование этого эффекта для приемных головок дает некоторые преимущества. Конструкция выполняется по принципу, показанному на рис. 8.18. Звук вводится в отклоняющий элемент. Этот элемент заполнен соответствующей средой, например ксилолом. Освещенность фотоэлемента увеличивается в зависимости от звукового давления и яркости источника света. При использовании интенсивного источника света на фотоэлементе получают электрический сигнал большой амплитуды. При современном уровне техники идеальным источником света для таких целей являются лазеры, благодаря высокой интенсивности их света и фокусировке. При этом достигаются гораздо большие амплитуды, чем при пьезоэлектрических искателях. [c.182]

В первых приборах применялись пьезоэлектрические искатели с кварцем и прямым акустическим контактом. При этом был достигнут явный успех в случае крупных поковок, например роторов электрогенераторов. Здесь применяли исключительно продольные волны с нормальным (перпендикулярным) прозвучиванием. Поперечные волны хотя и были известны, но к ним относились с предубеждением ввиду трудности обозрения путей их прохождения и преобразования мод. Поэтому практическое применение после крупных поковок ограничивалось вначале железнодорожными осями и листами. Только в начале 1950-х гг. преобразователи продольных волн были выполнены с пластмассовыми клиньями, и получились искатели нового типа (Картин [c.193]

Для прозвучивания материалов применяют специальное устройство, называемое искателем. В применяемых на практике искателях пьезоэлектрический преобразователь излучает продольную волну. Угол падения волны (3 в на- [c.504]

Для возбуждения и регистрации ультразвуковых колебаний используют пьезоэлектрический эффект некоторые материалы (кварц, титанат бария, титанат-цирконат свинца и др.) под действием переменного электрического поля меняют свои размеры с частотой изменения поля. Пьезоэлектрическую пластину помещают в специальном устройстве - пьезопреобразователе (искателе). Материалы, используемые в пьезопреобразователях плексиглас, капролон, фторопласт, полистирол, - способствуют гашению отраженной волны, так как имеют большие коэффициенты затухания ультразвуковых колебаний и малую скорость их распространения. [c.351]

Излучение и прием ультразвука. Излучение ультразвуковых волн и прием отраженных сигналов в ультразвуковой дефектоскопии производятся с помощью специальных устройств, называемых искателями (рис. 42). В прямых и наклонных искателях функции излучения и приема ультразвука выполняет один и тот же пьезоэлектрический преобразователь. В раздельно-совмещенном РС-искателе имеются два преобразователя, один из которых является излучателем, а другой — приемником. С помощью прямых искателей ультразвуковые колебания вводятся в изделие перпендикулярно, а наклонных и РС-искателей — под углом к поверхности изделия в точке ввода. [c.71]

В импульсных дефектоскопах используются ультразвуковые волны, посылаемые через короткие интервалы такой интервал, называемый паузой, необходим для того, чтобы сигнал мог распространяться до задней стенки образца через материал и возвратиться обратно (рис. 11-10). Регистрация отраженных от задней стенки и от имеющихся дефектов или включений сигналов лежит в основе эхо-метода, который используется в большинстве импульсных дефектоскопов. Для передачи ультразвуковых колебаний от генератора и для приема отраженных волн используются пьезоэлектрические преобразователи — искатели. Иногда излучающий и приемный искатели объединяют в одной искательной головке. [c.303]

Для ультразвукового контроля в локомотивных депо используют дефектоскопы УЗД-64, работающие по методу отраженного эха (рис. 36). Импульсный генератор 4 через равные промежутки времени посылает короткие электрические импульсы на пьезоэлектрическую пластинку передающего искателя 6, который преобразует импульсы в ультразвуковые и направляет в контролируемое изделие 7. Одновременно с этим вступает в работу генератор развертки 2. При отсутствии дефекта ультразвуковые колебания отражаются от противоположной поверхности изделия (дна) и воспринимаются такой же (или той же) пластиной приемного искателя 5, где они вновь преобразуются в электрические импульсы, которые поступают в усилитель 3, а затем на вертикально отклоняющие пластины электронно-лучевой трубки 1. На ее экране возникает так называемый донный сигнал. При наличии в изделии дефекта часть ультразвуковых колебаний вначале отразится от него (эхо-сигнал), а остальная часть отразится от противоположной стороны изделия (донный сигнал). Усиленный эхо-сигнал попадает на вертикально отклоняющие пластины электроннолучевой трубки раньше донного. Вследствие этого на экране левее донного сигнала появится эхо-сигнал от дефекта. Прием эхо-сигналов происходит в про- [c.44]

Для ультразвукового контроля используют импульсные ультразвуковые дефектоскопы, имеющие рабочую частоту 1,8—2,5 мгц. Их применяют в сочетании с призматическими искателями (пьезоэлектрический щуп) с углами наклона 30, 45, 60°. [c.207]

Для удобства прозвучивания, а также во избежание механических повреждений и износа пьезоэлектрической пластины последнюю помещают в специальное устройство, называемое искателем. [c.261]

Ранее рассматривалось распространение и поведение ультразвуковых волн в различных веществах, причем об их возбуждении говорилось не больше того, что они возникают в веществе при контакте его поверхности с поверхностью излучателя, который создает волны желаемой формы и частоты. Предполагалось, что они обнаруживаются микрофоном, который тоже имеет контактную поверхность с веществом и позволяет измерить звуковое давление падающей на него волны. Оба эти устройства в технике ультразвукового контроля называют искателем, более конкретно излучающим или приемным искателем. Теперь следует рассмотреть принцип их действия, который почти во всех случаях без исключения основывается на пьезоэлектрическом эффекте. Другие способы возбуждения ультразвука будут описаны в главе 8. [c.138]

Интерферометр, основанный на разности во времени прохождения, по своему принципу имеет характеристику фильтра верхних частот. Нижняя предельная частота определяется разностью во времени прохождения. Чем большей выбрана эта разность, тем ниже получается нижняя граница частот. Для приема звука в области частот 1—30 МГц используется разность, по времени прохода около 25 мс. Частоты ниже 100 кГц уже не проходят (отсекаются). Благодаря этому такой метод нечувствителен к движениям образца. Об исследованиях по аналогичному принципу сообщалось в работе [739]. Комплект ла-зерной системы контроля, таким образом, состоит из излучающего лазера, освещающего лазера и интерферометра (рис. 8.24). Излучающий лазер посылает световой импульс высокой мощности продолжительностью около 20 не. На поверхности образца этот импульс преобразуется в ультразвуковой импульс такой же длительности в диапазоне частот от 1 до 30 МГц. Частоту световых импульсов можно выбирать в широком диапазоне. Освещающий лазер работает квазинепрерывно (длинный импульс во время всего прохождения звукового импульса, непрерывное излучение) и освещает то место, где должен быть принят звук. Отраженный и рассеянный и модулированный эхом звуковой волны свет анализируется интерферометром и преобразуется в сигналы на экране как в импульсном эхо-методе с пьезоэлектрическими излучающим и приемным искателем (глава 10). Разрешающая способность, т. е. расстояние между много- [c.186]

Искатель при контроле материала предназначается для возбуждения ультразвуковых волн в изделии и для их обнаружения. В главе 7 уже было показано, что преобразование электрической энергии в ультразвук и обратно может быть осуществлено пьезоэлектрическими материалами. [c.224]

Электрическое согласование совмещенного искателя отличается от требуемого для искателя с одним излучателем. Во втором случае всегда нужно искать оптимальный компромисс для условий работы в качестве излучателя (передатчика) и в качестве приемника, а в совмещенных искателях это ограничивающее условие отпадает. Можно оптимально согласовывать излучающие и приемные преобразователи по отдельности с со- ответствующими импедансами прибора. Можно даже без затруднений применять различные материалы для излучателя и приемника в соответствии с их пьезоэлектрическими константами (см. табл. 7.1) с целью получить возможно более высокую чувствительность. [c.244]

Упомянутые преимущества привели в конце 1960-х гг. к быстрому развитию электронно-пьезоэлектрического сканирования н формирования изображения системами с несколькими искателями — вначале для медицинской диагностики, а позднее также и для подводного видения и неразрушающего контроля. Это можно проследить по трудам международных симпозиумов, проводившихся с 1967 г. труды вначале выходили под названием Акустическая голография (тома 1—7), а позднее Акустическое изображение . [c.308]

У искателей с пьезоэлектрическими преобразователями попытка компенсировать влияние искривленной или шероховатой поверхности применением жидкого контактирующего слоя малоэффективна, потому что все жидкие среды для акустического контакта имеют гораздо меньшее звуковое сопротивление, чем материалы большинства контролируемых изделий. Это относится и к жидкостям, содержащим металлические порошки, а также и к ртути, применение которой запрещается по причинам ее дороговизны и ядовитости. Из приемлемых жидкостей наибольшее звуковое сопротивление имеет глицерин. Однако гораздо более широкое применение находит масло при контактном контроле обычно применяется масло средней вязкости типа 5АЕ 30. На гладких поверхностях для целей измерений более благоприятно жидкотекучее масло или даже дизельное топливо, на шероховатых поверхностях следует применять более вязкое масло. [c.331]

Для измерения поперечной скорости звука по упомянутым способам на образце используют прямой искатель на поперечных волнах (в качестве преобразователя служит У-кварц или иной пьезоэлектрический материал для поперечных волн). В жидком сравнительном участке, разумеется, всегда применяют прямой искатель для работы на продольных волнах. [c.637]

Структурная схема импульсного ультразвукового эходефектоскопа приведена на рис. 8.8. Электроакустический преобразователь ЭАП (пьезоэлектрический искатель) служит для преобразования электромагнитных колебаний в ультразвуковые, излучения их в изделие и приема колебаний, отраженных от дефектов. Усилитель сигналов УС состоит из усилителя высокой частоты с коэффициентом усиления 10 —10 и детектора. Генератор зондирующих импульсов ГИ вырабатывает высокочастотные импульсы напряжения, возбуждающие ультразвуковые колебания ЭАП. Синхронизатор С предназначен для обеспечения синхронной работы узлов дефектоскопа. Он обеспечивает одновременный запуск генератора ГИ и генератора линейно изменяющегося напряжения ГЛИН, который служит для формирования напряжения развертки электронно-лучевой трубки ЭЛТ. Измеритель времени ИВ предназначен для измерения времени прохождения импульса до дефекта и обратно. Регистрирующее устройство РУ селектирует эхосигнал от дефекта по времени и по амплитуде и фиксирует его на самописце. Блок регулировки чувствительности РЧ служит для выравнивания амплитуд сигналов от дефектов, залегающих на разной глубине. [c.376]

Узел акустического прпбора для неразрушающего контроля, содержащий преобразователь (преобразователи) электромагнитных колебаний в упругие и обратно, называют искателем. Ниже описаны конструкции типовых пьезоэлектрических искателей, получивших наибольшее распространение. На рис. 25, а представлен нормальный совмещенный искатель. ГГьезопластина (пьезоэлемент) 1 приклеена илп прижата к демпферу 2. Между пьезопластпной и средой 5, в которую производится излучение УЗК, может располагаться несколько тонких промежуточных слоев — один или несколько протекторов 3 и прослойка контактной смазки 4. Искатель размещен в корпусе 6. Выводы 7 соединяют пьезопластину с электронным блоком дефектоскопа. Для ввода ультразвуковых волн под углом к поверхности пли возбуждения сдвиговых, поверхностных, нормальных волн путем трансформации из падающей продольной волны в конструкцию введена призма 8 (рис. 25, б). В зависимости от назначения можно использовать различные конструктивные варианты основных типов искателей. [c.179]

УЗК вводятся в металл через тонкую пленку контактной смазки (трансформаторное масло). Дойдя до противоположной грани изделия ( дна ), импульсы УЗК отражаются ( донный сигнал ). Часть отраженной энергии попадает на пьезоэлектрический искатель и преобразуется в нем в переменное напряжение, которое поступает на вход усилителя. Здесь сигналь усиливаются и детектируются, в результате чего на выходе получается огибаюшая высокочастотных импульсов. [c.209]

Сигнал, усиливаемый лампой Л4 В ероме-жугок времени, когда она открыта, попадает через фазо инвертор Л5 на вход ждущего мультивибратора Лц и пускает его. Импульс, возникающий на правом аноде лампы Лц, подается через ограничивающее сапротивле-ние Яб5 на индикатор ЯЛ, представляющий собой неоновую лампу, укрепленную на пьезоэлектрическом искателе (щупе). [c.138]

Дефектоскоп УЗД-7Н состоит из генератора импульсов, усилителя, задающего генератора, генератора развертки и этектронно-лучевой трубки, смонтированных в едином кожухе, и пьезоэлектрических искателей двух типов (плоские и призматические). [c.323]

К.П.Д. преобразования электрической энергии в< акустическун> составляет 10 [580] в случае статического поля с индукцией 1 Т (100 Н). Если звук принимают тем же устройством (см. ниже), то сигналы будут по крайней мере на 50 [331] или на 100 дБ [1585] ниже получаемых при помощи пьезоэлектрических искателей. [c.174]

Для обнаружения мелких дефектовг чувствительность, спо--соба слишком мала, однако для измерения толщины стенки она достаточна. Описано ее применение и для другого специального случая — для измерения характеристики направленности , пьезоэлектрических искателей [1646, 1711, 162 см, также раздел 10.5.4 Электродинамические зонды> [c.177]

Ультразвуковой контроль основан на превращении электрических колебаний в механические пьезоэлектрическим генератором, в котором источником механических колебаний служит кварцевая пластинка, сжимающаяся или разжимающаяся в соответствии с частотой тока. При наличии в шве неметаллических включений ультразвук отражается и улавливается искателем, преобразуясь в электрическую энергию. От искателя ток после усиления подается на электроннолучевую трубку, в которой можно наблюдать ники того или иного размера, указывающие на наличие порока в шве. [c.309]

Если распространяющиеся от пьезоэлектрического излучателя ультразвуковые колебания, пройдя через испытуемый материал или отразившись от включения, попадут на другую пьезоэлектрическую пластинку (приемник), то в последней возникнут упругие деформации, которые будут сопровождаться появлением на -ее электродах зарядов переменного знака с частотой, равной частоте ультразвуковых колебаний. Снимаемое с электродов приемника напряжение усиливается с помощью электронного усилителя и воспроизводится каким-либо индикатором. Пьезопреобразователи электрических колебаний в ультразвуковые используются для ввода ультразвуковых волн в испытуемый образец они носят название излучающих искательных головок, а устройства, прерб-разующие ультразвук в переменное напряжение, называются приемными искательными головками. В качестве пьезоэлемента в искателе используется пластинка кварца или поляризованной сегнетокерамики на основе титаната бария. С помощью пьезопреобразователей может быть, вообще говоря, получена сила ультразвука до 50 вт1см от кварцевых пластин и до 20 вт1см 298 [c.298]

Ультразвуковой дефектоскоп укомплектован набором наклонных искателей, в которых пьезоэлектрическая пластина наклонена по отношению к плоскости контролируемого изделия (рис 161). Кроме наклонных искателей существуют прямые и раздельно-совмещенные. Прямые и наклонные искатели работают в основном по совмещенной схеме. В раздельно-совме-щенных искателях одна пьезопластина присоединена к генератору электрических колебаний, а другая к приемнику. [c.219]

Толщина пластины из пьезоэлектрического материала согласована с желательной частотой искателя. На обеих сторонах пластины нанесен электропроводящий слой в виде электрода. Он должен быть более тонким по сравнению с толщиной пластины, чтобы не нарушать ее акустических свойств. Методы нанесения электродов могут быть разнообразными и выбираются в зависимости от материала пластины и намечаемого ее применения. В случае керамики на поверхность наносят по способу печатных схем специальные суспензии серебра, которые затем обжигают при температуре около 800 °С, или же химически осаждают слой никеля с золотом. Толщина слоя составляет несколько тысячных долей миллиметра подсоединительные провода можно припаивать непосредственно к этому слою. На другие пьезоэлектрические материалы электропроводный слой можно наносить напылением из паровой фазы или путем обрызгивания электропроводным лаком. Подводящие провода в таком случае крепятся при помощи электропроводного клея. [c.225]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...